ADS低通滤波器设计
(完整word版)切比雪夫低通滤波器
(完整word版)切比雪夫低通滤波器课程设计题目：院(系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：2014 年01 月03 日切比雪夫低通滤波器摘要:利用ADS2008软件设计切比雪夫型低通滤波器，通过最终的图像，分析该滤波器的功能特性，并与其他滤波器对比分析，阐明此种滤波器的优点所在。
关键字：ADS2008软件切比雪夫低通滤波器功能特性目录摘要 (1)1滤波器概述 (3)1。
1滤波器分类 (3)1。
2根据滤波器的选频作用分类 (4)1.3根据“最佳逼近特性”标准分类 (4)1。
4理想滤波器 (5)2切比雪夫低通滤波器设计 (7)2.1新建滤波器工程 (7)2.2建立一个低通滤波器设计 (7)3 设计心得 (12)4 参考文献 (13)1、滤波器概述滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。
广义地讲,任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。
因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性.因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理.1.1 滤波器分类:滤波器特性可以用其频率响应来描述，按其特性的不同，可以分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器等.低通滤波器有很多种，其中,最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。
巴特沃斯滤波器是滤波器的一种设计分类，其采用的是巴特沃斯传递函数，有高通、低通、带通、带阻等多种滤波器类型.巴特沃斯滤波器在通频带内外都有平稳的幅频特性，但有较长的过渡带，在过渡带上很容易造成失真。
切比雪夫滤波器同巴特沃斯滤波器相添加图片比，切比雪夫滤波器的过渡带很窄，但内部的幅频特性却很不稳定。
巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度.该响应非常平坦，非常接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率.巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于维护增益的平坦性来说非常重要。
ads设计的滤波器.
1 课题背景随着信息化浪潮的推进，现代社会产生了巨大的信息要求，通信技术正在向高速、多频段、大容量方向发展。
目前移动通信中所使用的主要频率为0.8-1.0GHz，全球GSM频段分为4段，即850/900/1800/1900MHz。
在宽带移动化方面，IEEE802工作组先后制定了WLAN和WiMAX等技术规范，希望能沿着固定、游牧/便携、移动这样的演进路线逐步实现宽带移动化，常用的WLAN通信频段标准为IEEE802.1b/g(2.4-2.5GHz)和IEEE802.11a(5.2-5.8GHz)。
为了在移动环境下实现宽带数据传输，IEEE802.16WiMAX成了宽带移动的主要里程碑，促进了移动宽带的演进和发展，2.3-2.4GHz和3.4-3.6GHz频段均被划分为WiMAX的全球性统一无线电频段。
这正是S波段的应用，因此如何研究出高性能，小型化的滤波器是目前电路设计的的关键之一。
当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，分布参数不仅可以构成低通滤波器，而且可以构成带通和带阻滤波器。
平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。
平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，它是一种常用的分布参数带通滤波器。
当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。
根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。
每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。
单个微带线单元虽然具有滤波特性，但其不能提供陡峭的通带到阻带的过渡。
如果将多个单元级联，级联后的网络可以具有良好的滤波特性。
《ADS设计滤波器》课件
重新仿真
进行二次仿真以验证调整后的电 路性能ຫໍສະໝຸດ ADS设计滤波器的注意事项
元器件的选择要合理
根据设计需求选择适合的元器件
仿真设置要正确
准确设置仿真参数，以获取准确的仿真结 果
连接要准确
确保元器件之间的连接正确无误
调整参数要谨慎
在调整元器件参数时要小心谨慎，避免影 响整体电路性能
ADS设计滤波器的示例
2 高通滤波器 4 带阻滤波器
ADS设计滤波器的流程
1
新建Schematic
创建电路原理图
选择合适的元器件
2
根据设计需求选择合适的电子元
器件
3
连接元器件
将元器件正确连接成电路
添加控制器和仿真设置
4
配置控制器以及设置仿真参数
5
进行仿真
运行仿真并观察电路性能
调整元器件参数
6
根据仿真结果调整元器件参数
7
低通滤波器的设计
设计一个低通滤波器来滤除 高频噪声
带通滤波器的设计
设计一个带通滤波器来提取 特定频率范围内的信号
带阻滤波器的设计
设计一个带阻滤波器来抑制 特定频率范围内的信号
总结
1 ADS是RF、微波电路设计的重要工具 2 滤波器在通信、雷达等领域有广泛应用 3 ADS设计滤波器要注意元器件的选择和仿真设置的正确处理
《ADS设计滤波器》PPT 课件
# ADS设计滤波器
什么是ADS？
ADS是高级设计系统（Advanced Design System）的简称，用于RF、微波电路的 设计和仿真。
滤波器的作用
1 抑制不需要的信号，保留有用信号 2 在通信、雷达等领域有广泛应用
基于ADS设计2GHz阶跃阻抗低通滤波器讲解
课程设计说明书题目：基于ADS设计2GHz阶跃阻抗低通滤波器学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：基于ADS设计2GHz阶跃阻抗低通滤波器摘要：用微带或带状线实现低通滤波器的一种相对容易的方法是用很高和很低特征阻抗的传输线交替排列的结构。
这种滤波器通常称为阶跃阻抗或高Z-低Z滤波器，由于它结构紧凑且较容易设计，因此是首选设计方法。
在设计2GHz阶跃阻抗低通滤波器时，核心之一是采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线代替串联电感和并联电容。
关键词：阶跃阻抗低通滤波器；微带线；定标公式；Based on the ADS design 2 GHZ step impedancelow pass filterAbstract: Using microstrip or stripline low pass filter is a relatively easy way with high and low characteristic impedance of the transmission structure arranged alternately. This filter is usually called step impedance is low or high Z - Z filter, due to its compact structure, and is easier to design, so design method is preferred. In design 2 GHZ step impedance low pass filter, one of the core is the impedance and frequency calibration formula, with low impedance and high impedance line instead of series inductance and the shunt capacitance.Key words: Step impedance low pass filter; Microstrip line. Scaling formula;学习目的1. 学习射频电路的理论知识；2. 掌握ADS并可以设计射频电路；3. 通过ADS设计阶跃阻抗低通滤波器；学习器件ADS(Advanced Design system)软件ADS软件介绍ADS全称Advanced Design system，是Agilent公司2008年推出新版本的EDA软件。
基于ADS和HFSS低通滤波器设计与仿真
低通滤波器设计指标：
具有最平坦响应 截止频率fc=3.0GHz 在f=4GHz处，插入损耗IL(S21)<-15dB 在通带内（0-3GHz），回波损耗S11≤-15dB 输入输出阻抗为50Ω，采用6阶巴特沃斯低通原型 采用FR4板材，板厚1.58mm，介电常数εr=4.4，损耗角
XY Plot 2
LPF-Original
0.00
m1 Curve Info
m2
dB(S(2,1))
Setup1 : Sw eep -5.00
Name X Y
从图中可以得到，滤波器
-10.00
m1 2.7400 -1.5064
m2 3.0000 -4.0389
-15.00
m3 4.0000 -20.0776
从图中可以得到，滤波器在
3.0GHz就开始截止了，达到设计指 标 ， 在 4GHz 处 ， S21=-12.139dB 符 合设计要求。
综上所述，该滤波器已经完全达到设计指标，此时各节微带线 长度与宽度如下表所示：
节数 1 2 3 4 5 6 7 8
W(mm) 3.41 12.74 0.34 10.60 0.50 9.84 0.30 3.41
θ(°) 90 11.8 33.8 44.3 46.1 32.4 12.3 90
W(mm) 3.01 11.05 0.36 11.05 0.36 11.05 0.36 3.01
L(mm) 16.45 2.02 6.64 7.58 9.05 5.54 2.42 16.45
ADS仿真：
根据设计计算得到的微带线尺寸在ADS构建低通滤波器电路如下：
将搭建好的低通滤波器电路运行仿真得到数据： 从图中可以看到，S11和S22小于-15dB带宽范围为0-1.8GHz，远没有 达到设计指标。
ads低通滤波器的设计与仿真
利用ADS自带的集总方式得出切雪夫 低通滤波器的阶数如下图：
可得阶数为n=11
之后直接利用集总生成切比雪夫滤波器， 然后用如下图的功能把切比雪夫滤波器中的 电感、电容转换为微带线。
转换过程中把电介质设为2.2，基板厚度设为 0.8mm(这里使用的是已经验证可用)。把转 换完的11阶微带电路复制到另一个新建设计 面页，连成如下图所示，并连成如下电路，
设计指标
❖ 截止频率：1.1GHz； ❖ 带内波纹：<0.2dB； ❖ 在阻带频率1.21GHz处，阻带衰减>25dB； ❖ 输入输出阻抗：50Ω。
设计方案
利用之前计算的切比雪夫滤波器原型的 阶数n=9连接电路图，并用ADS自带的微带 计算器计算长宽，结果在优化是始终没办法 使带内波纹小于0.2dB，经过查找资料后以 及上论坛交流。又换成使用椭圆函数滤波器， 结果调出来的波形能达到指标，但波形会形 成带阻波形，只能在一定范围内低通。之后 使用ADS的集总功能自动计算切比雪夫滤波 器要达到指标的阶数为11，经过调试后可用。
参数、变量什么的都设完后自动优化加手动 都达不到理想波形，通过讨论后加上T型接 头才能调出理想波形。
图形改为如下所示，设计变量参数、微 带参数和S参数
设置变量参数如 右图所示
设置如右图 中的控件 MSUB微带 线参数
设置S参数中 扫描的频率范 围和步长如右 图
设置完成后即可单 击工具栏上的simulate按 钮或是点击simulate→simulate，当仿真结束 后，系统会自动弹出一个数据显示窗口，在 数据显示窗口中插入一 个S21参数的矩形图 图形如下
显然波形还达不到指标要求，设置如下自 动优化参数并自动优化
优化后若还不够符合指标，则 把优化的数据填入变量中，继续进 行优化直到达到指标。图形如下
ADS报告
1.集总参数低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-0.1GHz2通带内衰减小于0.6dB3在0.2GHz时的衰减大于40dB4用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数低通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后元件参数优化目标设置频谱仿真图2. 集总参数带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为150MHz2通带频率范围为140MHz-160MHz3滤波器响应为最大平滑4通带内最大衰减为3dB5在100MHz和200MHz时衰减大于30dB6用制作在介电常数4.4；厚底0.5mm板材上的微带线将集总参数元件;并优化集总参数元件值..集总参数带通滤波器微带线总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化设置目标频谱仿真图3.微带支节线低通滤波器仿真设计要求：1通带频率范围为0GHz-4GHz2通带内衰减小于3dB3在6GHz时的衰减大于25dB4系统特性阻抗为50Ω5微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真支节线低通滤波器微带线总电路图支节线低通滤波器微带线电路局部图1 支节线低通滤波器微带线电路局部图2 微带线参数设置支节线低通滤波器频谱图支节线低通滤波器版图支节线低通滤波器版图仿真图4. 微带平行耦合线带通滤波器仿真设计要求：1带通滤波器的中心频率为2GHz2通带频率范围为1.9GHz-2.1GHz3通带内衰减小于1.5dB4在1.7GHz和2.3GHz时衰减大于20dB5系统特性阻抗为50Ω6微带线基板的厚度为0.5mm;基板的相对介电常数选为4.4 生成版图后;用momentum对版图进行仿真微带平行耦合线带通滤波器总电路图微带线参数和优化后各元件参数优化目标参数设置微带平行耦合线带通滤波器版图微带平行耦合线带通滤波器频谱仿真图微带平行耦合线带通滤波器版图仿真图5. 3dB单节功率分配器的仿真设计3dB单节功率分配器中心频率为1.8GHz带宽为0.4GHz微带线基板的厚度为0.5mm微带线基板的相对介电常数为4.4各个端口传输线的特性阻抗采用50Ω生成版图后;用momentum对版图进行仿真3dB单节功率分配器总电路图3dB单节功率分配器频谱仿真图3dB单节功率分配器版图3dB单节功率分配器版图仿真图。
基于ADS的微带高低阻抗线低通滤波器的优化设计
【 摘 要 】高选择性的滤波器被广泛地关 注和使 用，并成 为通信 系统中至关重要 的器件 。文章介绍 用 Ａ ＤＳ软件 实现一种半
集总元件 高低 阻抗线低通滤 波器，它是 用高阻抗 线来模 拟 串联 电感 ，用低 阻抗线来模拟并联 电容 ，把若干 高阻抗线和低 阻抗现 交替级联起来 ，这就构成 了滤波 器。高低 阻抗 线滤波器具有结构 简单、容 易加工等优点。
的不 同 （ 通常是按最大平坦度特性或者契 比雪夫特性 设计 ） ， 将其衰减多项式和 Ｌ 、Ｃ梯 形 的 衰 减 特 性 多 项 式 逐 项 进 行 比较
系 数 ， 即可 得 出 个 元 件 归 一 化 数 值 。 具 体 设 计 是 可 查 阅 滤 波
器设计手册 。
ｉ给 出初始数据为 电源 内阻 Ｚ 、截止频率 １ ． ｎ 、截止频率 时 的 衰 减 或 者 通 带 内 的纹 波 ， 以 及 通 带 外 衰 减 上 升 坡度 。 根 据给定 的带外 衰减及带外上 升坡度 的要求 ，决定滤 波器 的最 少节数 。 ２ 根据节数 ｎ 通过查表得到低通原型滤波器归一化元件 ． ， 参量数值表中找出各节元件参量值。
ｉ ｎ
（
由上 面两式可 以看 出：当负载阻抗远 小于传输线特性 阻 抗 时，传输线端接一负载阻抗 ｚ 则近似相 当于一个 电感和 Ｚ 串联 ；反之 ，则近似相 当于一个 电容和 Ｚ 并联 。从而实现原 ．
型计步 骤 三
图 １微 带低 通 滤 波 器原 型 其 中 Ｒ是 电源 内 阻 ，Ｒ ＋ 是 负 载 电阻 。通 常 情 况 下 ，微 ｎｌ 波 滤 波 器 的 电源 和 传 输 线 是 匹 配 的 ，即 Ｒ Ｚ 。根 据 设计 方法 ＝ ０
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滤波器原理图设计-----电路参数设置
• 打开Tools->LineCalc->Start LineCalc计算各个微带线的长和宽 • 先按照MSUB的参数填写SubstrateParameter，频率设为2.5GHz • 然后按照表格填写Z0和E_Eff，注意要把W和L单位设为mm
节数 1 2 3 4 5 1 0.517 1.414 1.932 1.932 Z0 50 20 120 20 120 E_Eff 90 11.8 33.8 44.3 46.1 W 3.11445 11.3526 0.391252 11.3526 0.391252 L 16.7722 2.09273 6.7586 7.74399 9.21809
w0 = 2.77887 w1 = 12.6961 w2 = 424.403e-03 w3 = 10.1017 w4 = 475.833e-03 w5 = 10.12 w6 = 358.642e-03
滤波器原理图设计-----优化比较
微带滤波器版图生成-----生成版图
微带滤波器版图生成-----添加port
• 最后添加两个PORT 分别加在原理图最左边和最右边两个port口
微带滤波器版图生成-----EM仿真
• 点击 ，设置为
微带滤波器版图生成-----EM仿真
• 点击simulate，静待几分钟仿真出来的传输特性
• 出现这个是license的问题，去/thread-471722-11.html下载补丁
• 先让两个term和接地失效，单机图标 ，然后单击Term和接地
• 然后点击Layout->Generate/UpdataLayout，点击OK
微带滤波器版图生成-----设置基板
• 添加substrate基板 ，设置参数
微带滤波器版图生成-----设置介质
微带滤波器版图生成-----材料的基本参数
滤波器原理图设计-----添加S参数
• 在左边Palette中选 择SimulationS_Param，拖出SP 控件 • 设置好 START=0GHz， Stop=5GHz,Step= 0.01GHz
滤波器原理图设计-----初步仿真
• 点击仿真按钮
• 选择RectangularPlot，拖出来后选择添加S(2,1)，单位db，点击OK
滤波器原理图设计-----新建工程
• 打开ADS2015软件，点击File->new->Workspace
• 设置名称为LPF_wrk，然后点Finish即可 • 点击窗口上的 图标，新建一个原理图，点击OK
滤波器原理图设计-----画微带线原理图
MLIN选项在左边Palette的TLines-Microstrip中
滤波器原理图设计-----电路优化
• 在左边Palette选择Optim/Stat/DOE，拖出Optim控件， 将Number of iterations改为500
• 添加goal目标控件，双击设置相应的参数，本实验设置了 三个goal，即三个优化的目标，分别为S21两个（S21用来 设定滤波器的通带和阻带频率范围及衰减情况），S11一 个（S11用来设定通带内的反射系数）
滤波器原理图设计-----最终电路图
滤波器原理图设计-----优化仿真
• 点击----优化仿真
• 然后点击update design
• 最终参数：
l0 = 16.2982 l1 = 2.88061 l2 = 7.26806 l3 = 6.51949 l4 = 8.23968 l5 = 5.39926 l6 = 3.49397
ADS低通滤波器设计
组员：范赛龙 袁震宇 郑波 赵泰愚 周昌兴
实验目的
• 了解微带低通滤波器的设计方法及原理
• 熟悉ADS软件
具体指标
•
设计步骤
• 根据设计要求确定低通原型元器件值
• 所需微带线的电长度，以及实际微带线宽w和线长l可由ADS软件中的lineCalc 工具计算得到 • 根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算
6 7
8
1.414 0.517
1
20 120
50
32.4 12.3
90
11.3526 0.391252
3.11445
5.66278 2.45949
16.7722
滤波器原理图设计-----添加变量
• 用LineCalc计算八段微带线的长和 宽后我们要将各个数据添加到变量 控件VAR中。
• 选择Insert->VAR在原理图中添加 VAR然后双击，在“Name”文本 框中输入变量的名称，“Variable Value”文本框中输入变量的初值， 单机【ADD】添加变量 • 然后单击【Tune/Opt/Stat/Doe..】 按钮打开参数优化对话框设置变量 的取值范围，选择“Optimation” 标签页。其中， “Enable/Disabled”表示该变量 是否能被优化，“Minimum Value”表示可优化的最小值， “Maximum Value”表示可优化 的最大值
微带滤波器版图生成-----EM仿真
结论
• 观察得之滤波器在通带 内（0~2.5GHz）插入 损耗小于3.439dB，在 4~5GHz之间大于 28.096dB，满足设计 要求
滤波器原理图设计-----电路参数设置
• 添加MSUB控件，双击添加参数
• H:基板厚度(1.58mm) • Er:基板相对介电常数(4.2)
• Mur:相对磁导率(1)
• Coud:金属电导率(5.88e7) • Hu:封装高度(1.0e33mm) • T:金属层厚度(0.035mm) • TanD:损耗角正切(0.02) • Rough:表面粗糙度(0mm)